Työvalaistus Valaistusartikkelit Lamput Valaisimet Välkynnänpoisto Kirkasvalo Aikaerorasitus

Vedenpuhdistus Juomavesi Juomavesiautomaatit

Ilmanpuhdistus Ilmanpuhdistajat Tupakointitilat

Ilmanjäähdytys Ilmanjäähdyttäjät ja -viilentäjät

Ergonomia Työtuolit  Selkätuet Näköergonomia (pdf)

Toimistotuotteet Selailutelineet Arkistointi

Anatomia T-paidat, kuvataulut havaintomallit

Lahjakortit

 

 

 

Brahenkatu 12

20100 TURKU

puh. (02) 517 0300

faksi (02) 517 0366

GSM 0400 221421

Laadukas valaistus bioteknologiassa ja laadun tarkkailussa

 

 

Ilkka Pekanheimo, valaistussuunnittelija, AD-Lux Oy

 

Uusimpien tutkimustulosten mukaan keinovalo, joka sisältää kaikki aallonpituudet eli värit, on tärkeää paitsi ihmisen hyvinvoinnille, myös näöntarkkuudelle ja työteholle. Yleensä vain valon määrä nähdään tärkeäksi. Valon laadulla on kuitenkin vielä suurempi merkitys.

 

Ihmisen näkökyky on parhaimmillaan ulkona päivänvalossa. Mitä lähemmäksi keinovalaistus saadaan päivänvaloa sekä valon laadun että määrän suhteen, sitä tarkemmin näemme, sitä virheettömämpi on näkösuoritus ja sitä vähäisempää on silmien väsyminen.

 

Laboratorioiden valaistukseen on ollut tapana valita sopivilta näyttävät valaisimet kiinnittämättä suuremmin huomiota valon laatuun. Nykyaikaiset T5-loistevalaisimet ovat vain pahentaneet tätä ongelmaa. Lähes kaikki hankitut lamput ovat olleet värisävyltään lämpimiä, 3000 - 4000 K. Tällaisessa valossa tarkkuustyö ei ole parhaimmillaan.

 

Eri aikoina hankituissa valaisimissa voi olla jopa erilainen valon koostumus, koska valaisinvalmistaja on vaihtanut lamppumerkkiä. Näin ei päästä parhaaseen lopputulokseen. Laboratoriotyö on näöntarkkuutta vaativaa työtä. Siksi valon laatu tulisi määrätä sellaiseksi, että näkösuoritus on siinä parhaimmillaan. Vasta sen jälkeen valitaan valaisimet, joihin tällainen valo on mahdollista laittaa.

 

Artikkelissa käsitellään uusimpia valon laatuun, määrään, näöntarkkuuteen, sähköjännitevärinän poistamiseen ja terveyteen liittyviä tutkimuksia.

 

 

 

 

 

Spektri kertoo valon laadun. Vasemmalla laajaspektrinen valo, oikealla puutteellinen valo

 

 

 

Valaistuksen laadun parantaminen on edullisimpia keinoja parantaa työympäristöä. Suurin hyöty tulee työtehon parantumisesta, työvirheiden vähentymisestä, laadun parantumisesta ja yrityksen tuottavuudesta ja menestyksestä.

 

Jos ravinnostamme puuttuu vitamiineja tai musiikissamme on riitasointuja, on ongelma verrattavissa valoon, josta puuttuu värejä tai niiden suhde on väärä. Valaistusta ei saa arvioida pelkästään valomäärän perusteella, lukseissa. Ei musiikkiakaan arvostella desibeleissä. Valoa pitää olla silti riittävästi.

 

Silmä toimii parhaiten valossa, jossa on kaikki valon aallonpituudet edustettuina oikeissa suhteissa. Tällainen valo on mahdollisimman laajaspektrinen valo. Valon värilämpötilan tulisi olla lähellä 5500 K sekä värintoistoindeksin yli 95. Pitäisi päästä eroon perinteisestä, lämminsävyisestä 3 000 - 4 000 K:n värilämpötilasta. Tällaisella valolla saattaa olla väsyttävä vaikutus. Ns. päivänvalolamppujen värilämpötila on 5 500 - 6 500 K. Mitä korkeampi luku, sitä sinisempää on valo ja sitä epämiellyttävämpänä valo saatetaan kokea. Yksi syy, miksi päivänvalolamput eivät ole yleistyneet työpaikoilla on se, että on kokeiltu päivänvalolamppuina yleisimmin myytyjä 6500 K:n kolmihuippuisia loistelamppuja - ja petytty. Ei ole ollut mitään muuta vaatimusta, kuin että lamppuun on kirjoitettu "daylight" tai "natural daylight". Tällainen valo ei ole osoittautunut hyväksi työvaloksi, koska siitä puuttuu osa näöntarkkuudelle tärkeistä aallonpituuksista. Lisäksi valon puutteellisen spektrin takia saattaa aiheutua kiiltoheijastuksia.

 

Valon värilämpötila ei kerro kaikkea valon laadusta. Valon spektri on tärkein valon laatuun vaikuttava asia. Täydellisen valon spektrin tulee olla jatkuva. Siinä pitää olla kaikkia valon aallonpituuksia (värejä) riittävästi ja oikeassa suhteessa.

 

Laajaspektrivalo (full spectrum) eroaa lähes samansävyisestä, jopa päivänvalona myytävästä valosta (full colour) siinä, että siinä on jokaista väriä ihanteellinen määrä. Siinä nähdään paremmin, se ei väsytä silmiä kuten tavallinen valo, kiiltoheijastumat vähenevät, värit näkyvät niin täydellisesti kuin keinovalossa yleensä on mahdollista. Mitä täydellisempi lampun värijakautuma eli spektri on, sitä enemmän valosta voi nauttia ja sitä vähemmän silmät väsyvät ja sitä luotettavammaksi tulee esim. värin määritykseen perustuva laboratoriotyö.

 

Täysspektrivalon tärkeydestä kertoo kokemus erään suuren suomalaisen sairaalan bakteriologian laboratoriosta. Tässä valossa nähtiin bakteerikasvua elatusalustalla, kun taas sairaalan normaalissa valaistuksessa sitä ei näkynyt. Virhediagnooseja oli todennäköisesti tullut vuosien mittaan useita.

 

Yksi parhaista laajaspektrilampuista on True-Light. Siinä pyritty mahdollisimman täydelliseen, oikeaan valoon. Sitä on käytetty ensi kerran jo lähes 30 vuotta sitten avaruusteknologiassa. Uudempi Viva-Lite-lamppu on myös laajaspektrinen. Sen värintoistokyky on vielä parempi kuin True-Lightin.

 

Viime vuosina tutkimus on tehnyt merkittäviä uusia aluevaltauksia, joissa suomalaisetkin tutkijat ovat olleet mukana. Tulokset ovat niin merkittäviä, että ne saattavat ennen pitkää muuttaa tähänastisia valaistustottumuksia.

 

Hyvä näkemiskyky on tietenkin jatkuvasti vaalittava valaistuksen käytön lähtökohta, mutta sen rinnalle on tullut toisia lähtökohtia, jotka samalla vaikuttavat myös entistä voimakkaammin näkökyvyn säilyttämiseen mahdollisimman hyvänä ikävuosienkin karttuessa.

 

Hyvää valaistusta koskevat säännöstöt ovat tähän asti perustuneet lähinnä siihen, että työpaikoilla tulee olla niin hyvä valaistus, ettei puutteellisen valaistuksen takia synny merkittävästi työvirheitä. Nyt sen sijaan on tutkittu valosäteilyn vaikutusta ihmisen kokonaisterveydentilaan. Normiston muuttamista harkitaan valon kokonaisvaikutuksista eikä ainoastaan näkemiseen liittyvistä tekijöistä lähtien. Valon määrä ja laatu ovat tällöin tulleet entistä määrätietoisemman tutkimuksen kohteeksi.

 

Tampereen yliopistolla v. 2001 valmistunut tutkimustulos täysspektrivalolla on mielenkiintoinen. Se liittyy D-vitamiinin muodostukseen. Monissa tutkimuksissa on viime aikoina todettu, että talvella D-vitamiinin saanti on Suomessa riittämätöntä. Turvallisin keino sen annosteluun on valo. True-Light- ja Viva-Lite-valot ovat tällä hetkellä ainoita yleiskäyttöön tarkoitettuja lamppuja, joiden spektri on tarkoituksella tehty sellaiseksi, että D-vitamiinin muodostus on mahdollista, jos vain valomäärä on riittävä. Tampereen yliopiston tutkija, prof. Tuohimaa ehdottaakin, että näitä lamppuja voitaisiin käyttää tukihoitona D-vitamiinin lisäämisessä. Tämän tutkimustuloksen tulisi olla työympäristöstä ja työntekijöiden hyvinvoinnista vastaavien tiedossa.

 

Valon terveydellisten ja muiden myönteisten vaikutusten saavuttaminen edellyttää melko voimakasta, 2000 - 3500 luksin valaistusta. Päivittäiseen työympäristöön voidaan suunnitella niin hyvä valaistus, että pimeän vuodenajan haitallisilta vaikutuksilta vältyttäisiin ilman erityistä kirkasvaloa.

 

3500 luksin valomäärä voidaan saavuttaa laajaspektristä lamppua käyttäen siten, että vältytään häikäisyltä. Voihan valon voimakkuus ulkotöissäkin olla esim. 5000 - 10000 luksia, jopa enemmän. Kukaan ulkotyöläisistä ei valita näin voimakasta valomäärää - päin vastoin.

 

Työpaikan valaistustasoa tulisi voida säätää kellon ja vuodenajan mukaan. Kesällä täyttä valaistusta tarvitaan vain ikkunattomissa tiloissa. Pimeänä vuodenaikana täysi valaistus voidaan pitää päällä aamulla heti töihin tultua n. tunnin verran ja illalla ennen töistä lähtöä tunnin ajan.

 

Valon määrän runsas kohottaminen aiheuttaa tietysti lisäkustannuksia. Jos työn tuottavuus kasvaa paremman valaistuksen ansiosta vain n. 0,7 % joko joutuisampana ja virheettömämpänä työntekona tai sairauspoissaolojen vähenemisenä, paremman valaistuksen lisäkustannukset saadaan takaisin.

 

Tutkimusten mukaan tuottavuus kasvaa useiden prosenttien verran, kun valaistusvoimakkuutta lisätään 500 luksista noin 1 600 luksiin. Vaativissa näkötehtävissä on saavutettu 8 - 9 % tuottavuuden nousu. Lisäksi virheet ovat vähentyneet parhaimmillaan jopa puoleen. Iäkkäillä työntekijöillä valaistusvoimakkuuden lisääminen vaikuttaa enemmän tuottavuuden paranemiseen kuin nuorilla työntekijöillä. Kun valaistusta halutaan työtiloissa lisätä, valitaan värilämpötilaltaan korkeat (vähintään 5 000 K) lamput. Näitä asioita on käsitelty VTT:n sähkö- ja automaatiotekniikan laboratoriossa tehdyssä tutkimuksessa.

 

Ihmissilmä on kehittynyt miljoonien vuosien aikana valossa, jossa värintoistokyky on täydellinen. Ihminen elää nykyään kuitenkin sisätiloissa, joissa valomäärä on joskus hyvinkin vähäinen ja värintoisto huono.

 

Kun käytetään laajaspektristä valoa, poistuu silmän tarve sopeutua uuteen valon väriin siirryttäessä ulkoa sisälle. Tästä seuraa silmien rasittumisen ja väsymisen väheneminen vaikeimmissakin näkösuorituksissa. Silmien rasittuminen ja väsyminen ovat yleisiä tavallisessa valaistuksessa, josta puuttuu suuri osa väreistä tai värit ovat virheellisessä suhteessa keskenään.

 

Jos valon spektri on epätasapainossa, emme pysty näkemään kaikkia yksityiskohtia, mitä yritämme nähdä. Valo, jossa on liikaa jotakin väriä, häiritsee sekä tätä ylikorostettua väriä että myös toisia värejä. Hehkulamppu ja tavanomainen loistelamppu sisältävät ainoastaan osan valon spektristä. Näissä valoissa emme voi nähdä värejä ja kohteita tarkasti. Näkökyky on ei-tekninen termi, joka kuvaa, miten hyvin silmä näkee. Se käsittää kyvyn erottaa muotoja ja värejä ja tulkita värejä.

 

Loistelamput, jotka tuottavat suurimman valomääränsä keltavihreällä spektrin alueella, ovat kirkkaita, häikäiseviä valolähteitä, kuten kylmän- ja lämminvalkeat loistelamput. Täysspektrilampun valo sen sijaan on ihanteellinen vähentämään häikäisyä sisävalaistuksessa samalla kun se parantaa näöntarkkuutta.

 

Näkökykyä tutkitaan Kalifornian yliopistossa, Lawrence Berkeley -tutkimuslaboratoriossa. Tri Sam Bermanin mukaan nykyinen tapa ilmoittaa valaistusarvot lumeneissa ja lukseissa on virheellinen. Se ei ole yhteensopiva silmän näkökyvyn kanssa.

 

Kun kandelasta tuli valovoiman yksikkö vuonna 1924, hehkulamppu oli ainoa sähkövalon lähde. Kandelasta johdettiin sitten muut valotekniset yksiköt, mm. lumen, luksi ja luminanssi. Määrittelyssä otettiin huomioon vain 99,98 % näkökentästä. Mm. silmän sauvasolujen alue jäi kokonaan vaille mitään huomiota. Valoteknisillä yksiköillä ei ole näin mitään tekemistä ihmisen näkökyvyn kanssa. Nämä ovat kuitenkin vielä nykyäänkin määräävinä tekijöinä valaisinteollisuudessa valaistuksen mittareina.

 

Silmässä on kahdenlaisia valoherkkiä soluja, tappeja ja sauvoja (vuonna 2002 on löydetty kolmaskin valoherkkä solu, lue lisää Kodin valaistusoppaasta). Tappien avulla näemme värit ja muut yksityiskohdat. Sauvasolujen luultiin aikaisemmin toimivan ainoastaan hämärässä. Bermanin mukaan ne alkavatkin jo toimia nykyisille työympäristöille tyypillisissä, melko alhaisissa valomäärissä.

 

Tappisolut ovat herkimmillään valon spektrin aallonpituudella 555 nanometriä (keltavihreä) kun taas sauvat ovat herkimmillään 507 nanometrin kohdalla. Valaistusmittarit ovat kalibroituja pelkästään tappien herkkyyskäyrän mukaisesti. Tappisolujen herkkyyskäyrää valon spektrillä kutsutaan fotooppiseksi. Valaistus- ja lamppusuunnittelijat ovatkin jo vuosikymmeniä pitäneet virheellisesti tuota 555 nanometrin lukua tärkeänä näöntarkkuutta ajatellen. Osittain varmaan siitä johtuu, että nykyinen sisävalomme on niin keltavoittoista. On myös kuviteltu virheellisesti, että mitä enemmän valoa on, sitä paremmin näemme. Sauvasolujen herkkyyskäyrää valon spektrillä kutsutaan skotooppiseksi (sinivihreä). Sitä ei ole kuitenkaan otettu huomioon sisävalaistusta määrättäessä.

 

Kuvassa s = skotooppinen (korkeampi pylväs) p = fotooppinen

 

 

Silmässä on n. 120 miljoonaa sauvasolua ja vain 6-7 miljoonaa tappisolua. Sauvat näkevät skotooppisen valon ja tapit näkevät fotooppisen valon. Koska sauvojen ja tappien suhde on 18:1, skotooppisesti rikas lamppu antaa sellaista valoa, joka on hyödyllisempää ihmissilmän näkökykyä ajatellen.

 

Tiedetään, että valon määrän lisääminen yleisesti ottaen aiheuttaa pupillin pienentymistä. Kuitenkin skotooppisesti suuntautunut valo, jonka spektrissä on enemmän sinivoittoista valoa, pienentää pupillia vielä enemmän, vaikka valomäärä olisi sama. Mitä pienempi on pupilli, sitä tarkemmin me näemme.

 

Silmän pupilli on pienempi skotooppisessa valossa (kuva B) kuin fotooppisessa valossa (kuva A). Mitä pienempi pupilli, sitä tarkemmin näemme elektroniikkatyössä.

 

 

Tutkijat ovat havainneet, että kun tavanomainen, kellertävä valo korvataan skotooppisella valolla, saavutetaan sama näkötarkkuus, mutta alhaisemmalla valomäärällä. Bermanin tutkimuksissa suorituskyky oli merkittävästi parempi silloin, kun pupilli oli pienempi. Tällöin tarvitaan myös vähemmän kontrastia. Havaittiin myös, että lukunopeus ja -tarkkuus oli parempi, kun pupilli oli pienempi.

 

Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta, että silmän skotooppinen herkkyys on määräävässä asemassa sekä näkösuorituksessa että koetussa valon kirkkaudessa. Kun tämä otetaan huomioon, tullaan säästämään huomattavasti energiaa, kun siirrytään kellertävästä valosta skotooppiseen suuntaan. Tällöin myös valon laatu paranee.

 

Steve Fotios (Manchesterin yliopisto, Englanti) on havainnut, että nykyiset valaistusmittarit aliarvioivat skotooppista valoa peräti 32 %:lla. Tämä tutkimus esitettiin ensimmäisessä kansainvälisen valaistusjärjestön, CIE:n järjestämässä valon laadun kongressissa Ottawassa Kanadassa v. 1998. Käsite valon laadusta on siis melko uusi, koska ko. valaistusjärjestö kiinnitti siihen erityistä huomiota vasta v. 1998.

 

On kauan epäilty, että silmille näkymätön loistelamppuvalon värinä aiheuttaisi stressiä työympäristössä, jossa päivänvalo ei ole vallitsevana valonlähteenä. Epäilyt ovat nyt osoittautuneet todeksi.

 

Dosentti Rikard Küller Lundin teknillisen korkeakoulun arkkitehtuurin ympäristöpsykologiselta osastolta on v. 1998 saanut valmiiksi laajan tutkimuksensa, jossa hän tutki järjestelmällisesti, miten perinteisten loistevalaisinten värinällinen valo ja korkeataajuisilla elektronisilla liitäntälaitteilla varustettujen valaisinten värinätön valo vaikuttaa keskushermoston stressitasoon.

 

Normaalisti loistelampun 50 - 100 Hz:n värinää ei nähdä. Kuitenkin keskushermostomme havaitsee 100 Hz:n ja jopa huomattavasti korkeammankin värinän. Koska värinää ei nähdä, ei siihen voi myöskään tietoisesti reagoida eikä sitä vastaan näin voi suojautua.

 

Valon värinän haittavaikutuksia on tutkittu aikaisemminkin. V. 1989 Wilkins vertasi kahta toimistotyöntekijäryhmää. Ryhmät työskentelivät vuorotellen normaalien, värisevien loistevalaisimien valossa ja korkeataajuisilla elektronisilla liitäntälaitteilla varustettujen, värinättömien loistevalaisimien valossa. Kun siirryttiin värinättömään valoon, valitukset päänsäryistä ja silmien rasittumisesta vähenivät yli 50 %.

 

Küllerin tutkimuksen koehenkilöt eivät havainneet, kummassa koetilanteessa käytettiin värisevää ja kummassa värinätöntä valoa. Värinätön valo tuntui kuitenkin miellyttävämmältä. Koehenkilöt jaettiin kahteen ryhmään sen perusteella, mikä oli heidän värinän havaitsemiskynnyksensä. Niiden keskuudessa, jotka olivat vähemmän herkkiä värinälle, ei havaittu mitattavia eroja. Sitä vastoin toisessa ryhmässä, jotka olivat herkempiä värinälle ja jotka siis näkivät korkeampijaksoisen värinän, oli selviä eroja.

 

Aivosähkökäyrässä on useita eri taajuusalueita. Niistä ns. alfa-rytmi on mielenkiintoisin. Se on tunnusomaista aivoille, jotka ovat lepotilassa. Kun sitten jotakin tapahtuu, esim. äänimerkki tai voimakkaasti vilkkuva valo, vähenee alfa-rytmin taajuus voimakkaasti. Voidaan sanoa, että mitä enemmän aivot ovat rasittuneita ulkopuolisten ärsykkeiden vaikutuksesta, sitä pienempi on alfa-rytmi.

 

Osoittautui, että värinälle herkemmällä ryhmällä alfa-rytmi oli huomattavasti alhaisempi silloin, kun loistevalo värisi (kuvan 1 oikea pylväs). Se osoitti, että aivot rasittuivat enemmän, vaikka värinää ei nähtykään. Aivosähkökäyrässä ei kuitenkaan havaittu merkittävää eroa vielä 15 minuutin kuluttua. Vasta 3 tunnin kuluttua ero alkoi olla selvä.

 

Kuva 1. Aivosähkökäyrän alfa-rytmi on alhaisempi värisevässä valossa.	Kuva 2. Oikoluku on hieman nopeampaa värisevässä, stressaavassa valossa	Kuva 3. Nopeammasta lukemisesta on vain haittaa: virheiden määrä on yli kaksinkertainen värisevässä valossa.

 

Värisevä valo johtaa yleiseen keskushermoston rasitukseen. Se ilmenee sekä alfa-rytmin vähenemisenä että nopeutuneena, mutta huonontuneena suorituksena. Koeryhmässä oli n. 40 % sellaisia, joilla tämä ilmeni. Tämän mukaan suuri joukko ihmisistä on herkkiä loistelamppuvärinälle.

 

Valon värinän vaikutus keskushermostoon on yleisempää henkilöillä, joilla on nuori, terve hermostojärjestelmä. Siksi herkkyyttä värinälle ei voida sanoa puutteeksi tai vammaksi. Tulos antaa myös erityistä painoa vaatimuksille, että perinteiset kuristimet tulee vaihtaa korkeataajuisiin (20 - 40 Khz) elektronisiin liitäntälaitteisiin. Tällainen valo ei häiritse aivotyöskentelyä ja keskittymistä kuten perinteinen, värisevä valo saattaa tehdä.

 

Nykyaikainen elektroniikka säästää myös energiaa n. 25 %, vähentää huoltokustannuksia, pidentää lampun polttoikää jopa 50 % ja sammuttaa vialliset lamput. Se aiheuttaa vähemmän häiriöitä, mm. magneettikenttä alenee ratkaisevasti. Valaistuksesta syntyy vähemmän lämpöä, valon määrä alenee hitaammin. Lamput syttyvät vilkkumatta. Saadaan enemmän valoa samalla rahalla.

 

Useimmat T5-lampuilla varustetut valaisimet sisältävät jo onneksi värinänpoistavan elektronisen liitäntälaitteen.

 

Kun perehdytään uusimpiin valaistustutkimuksiin, havaitaan, että tuottavuutta parantava ja silmien rasitusta vähentävä valaistus olisi ensiarvoisen tärkeää laboratorioissa ja missä tahansa yrityksessä, jossa työntekijöiden panos yrityksen tuottavuuteen on ratkaiseva. Laadukkaan valaistuksen tulisi kuulua tällaisen yrityksen imagoon.

 

Mitä enemmän perehdytään valon vaikutuksiin ihmisen näkö- ja työsuoritukseen, sitä vakuuttuneemmaksi tullaan, että ihmisen työskentelyvalon laadun tulisi saada määrätä lääketieteellisen peruskoulutuksen saanut henkilö tai valobiologi. Ennen hankintapäätöksiä on syytä kokeilla laajaspektristä valaistusta. Ero valaistuksessa huomataan välittömästi. Vaikutuksen työtehoon ja yleiseen hyvinvointiin kokee toki vasta kokeilun jatkuttua hieman pidempään.

 

Valaistuksen laadun parantaminen on edullisimpia keinoja parantaa työympäristöä. Se vaikuttaa positiivisesti työntekijän viihtyvyyteen ja työsuoritukseen jokaisena työpäivänä.

 

1. Valon laatu

 

 

2. Valon terveysvaikutukset

 

3. Valon määrä

 

4. Näöntarkkuus

 

5. Sähköjännitevärinän poisto

 

Lisätietoja ja tutkimustuloksia: Laaja kirjallisuusluettelo nähtävänä AD-Lux Oy:n Internet-sivuilla.